Wkład fizyczki z PG w badania nad kosmosem

W obszarze rozciągającym się pomiędzy gwiazdami tworzącymi galaktyki, czyli w przestrzeni międzygwiazdowej, zidentyfikowano dotychczas ponad trzysta związków chemicznych. Naukowcy z całego świata próbują zbadać jak powstają i w jaki sposób są w stanie przetrwać mimo ekstremalnych warunków, takich jak bardzo niskie temperatury, próżnia, czy promieniowanie jonizujące. 

Celem badań dr inż. Natalii Tańskiej-Witczak, obecnie adiunktki w Instytucie Fizyki i Informatyki Stosowanej na Wydziale Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej PG, było przeanalizowanie efektywności rozpraszania elektronów w kontekście wybranych związków o znaczeniu astrochemicznym i astrobiologicznym.  

– W kosmosie obecne są elektrony swobodne pochodzące z różnych źródeł. Powodują one fragmentację cząsteczek, dzięki czemu mniejsze ich części dołączają się do innych cząsteczek tworząc złożone związki, w tym prekursory cząsteczek ważnych dla chemii prebiotycznej – tłumaczy badaczka. 

Pomiary związków chemicznych zawierających tlen 

W swoich badaniach dr inż. Tańska-Witczak skupiła się na pomiarach dla trzech pochodnych  węglowodorów zawierających tlen: mrówczanu metylu, kwasu octowego oraz aldehydu propionowego. 

– Wykorzystując techniki eksperymentalne i obliczeniowe, wyznaczyłam i przeanalizowałam przekroje czynne na rozpraszanie elektronów w zakresie niskich energii dla tych cząsteczek oraz scharakteryzowałam szereg stanów rezonansowych, które pojawiają się podczas zderzeń i mogą powodować fragmentację cząsteczek, a co za tym idzie mogą wpływać na efektywność reakcji zachodzących w przestrzeni kosmicznej – mówi. 

Pierwsze takie dane w literaturze 

Wyniki pomiarów absolutnych przekrojów czynnych na rozpraszanie dla cząsteczek badanych przez dr inż. Tańską-Witczak są pierwszymi takimi wynikami dostępnymi w literaturze. 

– Dostarczają informacji mających potencjalne zastosowanie w modelowaniu procesów chemicznych i fizycznych w atmosferze planetarnej i przestrzeni międzygwiazdowej, gdzie niskoenergetyczne elektrony mogą odgrywać kluczową rolę w syntezie chemicznej cząsteczek – mówi autorka rozprawy doktorskiej. 

Część wyników badań została już opublikowana w międzynarodowych czasopismach naukowych (kwas octowy, mrówczan metylu). 

Absolwentka Szkoły Doktorskiej na PG planuje kontynuację badań. 

– Chciałabym skupić się jeszcze bardziej na samej fragmentacji cząsteczek – zapowiada. 

Promotorem rozprawy był dr hab. Paweł Możejko, prof. PG, dziekan Wydziału Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej (dane z badań realizowanych przez prof. Możejko zostały wykorzystane m.in. przy określaniu zawartości glicyny w komie komety 67P/Czuriumow-Gierasimienko). 

Spektrometr do łazika marsjańskiego 

Dr inż. Natalia Tańska-Witczak jest absolwentką studiów inżynierskich na kierunku Podstawy nauk technicznych oraz magisterskich na kierunku Fizyka techniczna na WTiMS PG oraz Szkoły Doktorskiej na Politechnice Gdańskiej. Podczas studiów inżynierskich wraz z mgr inż. Grzegorzem Jarantowskim pracowała nad projektem spektrometru typu ED-XRF przeznaczonego do łazika marsjańskiego. Obecnie na PG zajmuje się badaniem oddziaływania elektronów z cząsteczkami organicznymi.  

– Pierwsze lata doktoratu bywają dość frustrujące, bo człowiek orientuje się, jak wiele jeszcze nie wie i jak dużo musi nadrobić. To uczy pokory. Z czasem przychodzi jednak akceptacja, że niezależnie od wysiłku nasza wiedza zawsze będzie w pewnym sensie niepełna i ograniczona. Satysfakcja jest jednak ogromna, zwłaszcza, gdy pracuje się w dobrym, zgranym zespole – podkreśla. 

Rozprawa dr. inż. Natalii Tańskiej-Witczak